Им построена астрономическая обсерватория на острове Хвен близ Копенгагена, снабжённая точнейшими инструментами. В ней он работал более 20 лет, наблюдая небесные светила с непревзойдённой до него точностью. На основе этих наблюдений его ученик Иоганн Кеплер открыл законы движения планет Солнечной Системы. Тихо Браге первым стал учитывать рефракцию – кажущееся смещение небесных светил с их истинного положения на небесной сфере, благодаря преломлению световых лучей в земной атмосфере. Всего лишь несколько лет не дожил Браге до того момента, когда был изобретён телескоп.